2.1 Karbohidrat
Karbohidrat adalah senyawa yang mengandung unsur-unsur: C, H dan O, terutama
terdapat didalam tumbuh-tumbuhan yaitu kira-kira 75%. Dinamakan karbohidrat
karena senyawa-senyawa ini sebagai hidrat dari karbon; dalam senyawa tersebut
perbandingan antara H dan O sering 2 berbanding 1 seperti air. Jadi C6H12O6 dapat
ditulis C6(H2O)6, C12H22O11 sebagai C12 (H2O)11 dan seterusnya, dan perumusan
empiris ditulis sebagai CnH2nOn atau Cn (H2O)n (Sastrohamidjojo, H., 2005).
2.1.1 Klasifikasi Karbohidrat dan Penamaan
Karbohidrat dibagi menjadi beberapa klas atau golongan sesuai dengan sifat-sifatnya
terhadap zat-zat penghidrolisis. Karbohidrat atau gula dibagi menjadi empat klas
pokok:
1. Gula yang sederhana atau monosakarida, kebanyakan adalah senyawasenyawa
yang mengandung lima dan enam atom karbon. Karbohidrat yang
mengandung 6 karbon disebut heksosa. Gula yang mengandung 5 karbon
disebut pentosa. Kebanyakan gula sederhana adalah merupakan polihidroksi
aldehida yang disebut aldosa dan polihidroksi keton disebut ketosa.
2. Oligosakarida, senyawa berisi dua atau lebih gula sederhana yang
dihubungkan oleh pembentukan asetal antara gugus aldehida dan gugus keton
dengan gugus hidroksil. Bila dua gula digabungkan diperoleh disakarida, bila
tiga diperoleh trisakarida dan seerusnya ikatan penggabungan bersama-sama
gula ini disebut ikatan glikosida.
Universitas Sumatera Utara
3. Polisakarida, di mana di dalamnya terikat lebih dari satu gula sederhana yang
dihubungkan dalam ikatan glikosida. Polisakarida meliputi pati, sellulosa dan
dekstrin.
4. Glikosida, dibedakan dari oligo dan polisakarida yaitu oleh kenyataan bahwa
mereka mengandung molekul bukan gula yang dihubungkan dengan gula oleh
ikatan glikosida (Sastrohamidjojo, H., 2005).
2.2 Glukosa
Glukosa merupakan salah satu tipe monosakarida dengan rumus molekul C6H12O6;
padatan kristal berwarna putih, berasa manis [75% dari kemanisan gula pasir (sukrosa)
tetapi nilai kalornya sama]. Merupakan gula yang banyak ditemukan di alam terutama
dalam buah anggur (karenanya disebut gula anggur). Glukosa juga disebut dekstrosa
karena strukturnya sebagian besar berada dalam bentuk D- yakni D-glukosa. Glukosa
merupakan monomer yang ditemukan di alam sebagai dimer sampai polimer.
Karbohidrat yang dikonsumsi tubuh umumnya diubah menjadi glukosa dan
mengalami sirkulasi dalam tubuh (dalam darah mengandung ± 0,08% sedangkan
dalam urine 0,2% glukosa). Dalam perdagangan, glukosa dibuat dari hidrolisa amilum
(Mulyono, 2006).
Glukosa biasanya tersedia dalam bentuk zat berwarna putih atau kristal padat.
Glukosa diproduksi secara komersil melalui hidrolisis pati dengan bantuan enzim.
Glukosa dapat di reduksi menjadi sorbitol, yang biasanya dikenal sebagai glusitol.
Dimana gugus aldehida pada glukosa diganti menjadi gugus alkohol dengan adanya
penambahan gas hidrogen (http://en.wapedia.org/wiki/glucose).
Glukosa mudah teroksidasi oleh perak atau ion tembaga. Bila ditambahkan
dengan larutan perak nitrat amoniak akan terjadi cermin perak. Mereduksi larutanlarutan
Fehling yaitu dengan timbulnya endapan kupro oksida. Larutan Fehling terdiri
atas larutan Fehling A: larutan CuSO4, dan larutan Fehling B: larutan dari Na-K-tartrat
(Sastrohamidjojo, H., 2005).
Universitas Sumatera Utara
2.3 Reaksi-Reaksi Glukosa
2.3.1 Oksidasi Glukosa
Suatu gugus aldehida sangat mudah dioksidasi menjadi suatu gugus karboksil. Uji
kimiawi untuk aldehida tergantung pada mudahnya oksidasi ini. Gula yang dapat
dioksidasi oleh zat pengoksidasi lembut seperti reagensia Tollens, suatu larutan basa
dan Ag(NH3)2
+, disebut gula pereduksi (karena zat pengoksidasi anorganik direduksi
dalam reaksi itu) (Fessenden et al, 1986).
a. Asam Aldonat
Produk oksidasi dari gugus aldehida suatu aldosa adalah suatu asam polihidroksi
karboksilat, yang disebut asam aldonat (aldonic acid). Meskipun reagensia Tollens
dapat mengakibatkan perubahan ini, suatu reagensia yang lebih mudah dan murah
untuk reaksi sintetik ialah larutan brom yang dibuffer (disangga).
CHO CO2H
| |
H – C – OH H – C – OH
| Br2 + H2O |
HO – C – H HO – C – H
| pH 5-6 |
H – C – OH H – C – OH
| |
H – C – OH H – C – OH
| |
CH2OH CH2OH
D-glukosa asam D-glukonat (suatu asam aldonat)
(Fessenden et al, 1986).
b Asam Aldarat
Zat pengoksidasi kuat mengoksidasi gugus aldehida dan juga gugus hidroksil ujung
(suatu alkohol primer) dari suatu monosakarida. Produknya adalah asam polihidroksi
dikarboksilat, yang disebut asam aldarat (aldaric acid).
Universitas Sumatera Utara
CHO CO2H
| |
H – C – OH H – C – OH
| HNO3 |
HO – C – H HO – C – H
| kalor |
H – C – OH H – C – OH
| |
H – C – OH H – C – OH
| |
CH2OH CH2OH
D-glukosa Asam D-glukarat (suatu asam aldarat)
(Fessenden et al, 1986).
c Asam Uronat
Meskipun tidak mudah dilakukan dilaboratorium, dalam sistem biologis gugus
CH2OH ujung dapat dioksidasi dengan enzime tanpa teroksidasinya gugus aldehida.
Produknya disebut asam uronat (uronic acid).
[O]
enzime
D-glukosa asam D-glukuronat(suatu asam uronat)
(Fessenden et al, 1986).
d Oksidasi Asam Periodat
Oksidasi asam periodat merupakan uji untuk 1,2-diol dan untuk 1,2- atau α- hidroksi
dari aldehida maupun keton. Suatu senyawa yang mengandung gugusan semacam itu
dioksidasi dan dipaksapisah oleh asam periodat (HIO4). Dalam hal ini 1,2-diol
sederhana, produknya adalah dua aldehida atau keton (Fessenden et al, 1986).
Universitas Sumatera Utara
2.3.2 Reduksi Monosakarida
Baik aldosa maupun ketosa dapat direduksi oleh zat pereduksi karbonil, seperti
hidrogen dan katalis atau suatu hidrida logam, menjadi polialkohol yang disebut
alditol. Akhiran untuk nama dari salah satu polialkohol ini ialah –itol. Produk reduksi
D-glukosa disebut D-glusitol (D-glucitol) atau sarbitol.
O
║
C – H CH2OH
| |
H – C – OH H – C – OH
| H2 |
HO – C – H HO – C – H
| katalis Ni |
H – C – OH H – C – OH
| |
H – C – OH H – C – OH
| |
CH2OH CH2OH
Glukosa Glusitol (sorbitol)
(Fessenden et al, 1986).
Beberapa reaksi hidrogenasi yang pernah dilakukan antara lain:
1. Hidrogenasi glukosa dalam pelarut air melalui dua tahap reaksi. Reaksi tahap
pertama reduksi air menjadi gas hidrogen dan oksigen oleh katalis bentonit
terpilar TiO2. Reaksi tahap kedua, hidrogen yang dihasilkan digunakan untuk
mereduksi glukosa menjadi sorbitol dengan logam nikel sebagai katalis selama
30 hari dibawah sinar UV matahari, dengan kadar sorbitol sebesar 66.8%
(Rosida. M., 2009).
O
║
C – H CH2OH
| |
H – C – OH H – C – OH
| H2 |
H2O HO – C – H HO – C – H
| katalis Ni |
H – C – OH H – C – OH
| |
H – C – OH H – C – OH
| |
CH2OH CH2OH
Glukosa Glusitol (sorbitol)
Universitas Sumatera Utara
2. Hidrogenasi glukosa menggunakan katalis Pd/γ-Al2O3 pada tekanan 150 Psi
(10,20 atm) dalam pelarut air dan dipanaskan pada suhu 1000C menghasilkan
sorbitol 65.09% (Sari, H. P., 2009).
C H
C
O
OH
C
H
C
HO H
OH
C OH
H
H
CH2OH
Glukosa rantai terbuka
Pd/γ−Αl2Ο3
100 ºC,
150 Psi H2 ( 10,20 atm )
C C
C
C O
C
CH2OH
H
H
OH
H
OH
H OH
OH H
Glukosa (siklik)
H2O
CH2OH
C OH
C
H
C
HO H
OH
C OH
H
H
CH2OH
Glusitol(Sorbitol)
3. Hidrogenasi glukosa menjadi sorbitol menggunakan katalis nikel dalam
reaktor berpengaduk dan bertekanan tinggi, mengasilkan sorbitol sebasar
0,2963 g dari berat awal 30g (Tjatoer, W., 2007).
O
║
C – H CH2OH
| |
H – C – OH H – C – OH
| H2 |
HO – C – H HO – C – H
| katalis Ni |
H – C – OH 60 bar H – C – OH
| 1100C |
H – C – OH H – C – OH
| |
CH2OH CH2OH
Glukosa Glusitol (sorbitol)
4. Hidrogenasi glukosa menggunakan katalis Ru/Al2O3 C, Ru/Al2O4, Ru/Al2O5,
Ru/TiO2 dan Ni/SiO2 pada tekanan 120 bar dan suhu 1200C (Schimpf, S.1997).
O
║
C – H CH2OH
| |
H – C – OH H – C – OH
| H2 |
HO – C – H HO – C – H
| katalis |
H – C – OH 120 bar H – C – OH
| 1200C |
H – C – OH H – C – OH
| |
CH2OH CH2OH
Glukosa Glusitol (sorbitol)
Universitas Sumatera Utara
Katalis
Katalis Persiapan Pendukung Kandungan logam
Ru3Ap Mempercepat Al2O3 C 2,75
Ru1Ap Mempercepat Al2O3 C 1,04
Ru1Ai Seluruhnya Al2O3 C 0,95
Ru09Ai Seluruhnya Al2O3 0,97
Ru08Ai Seluruhnya Al2O4 0,84
Ru05Ai Seluruhnya Al2O5 0,47
Ru03Ti Seluruhnya TiO2 P25 0,27
Ru01TiAi Seluruhnya TiO2 P25 0,11
Ru1Ti Seluruhnya TiO2 1,01
Ni68T Mempercepat SiO2 68
5. Hidrogenasi glukosa menggunakan katalis Ni/SiO2 ditambah etilendiamina
pada tekanan 120 bar dan suhu 120 0C (Claus, P., 2006).
O
║
C – H CH2OH
| |
H – C – OH H – C – OH
| H2 |
HO – C – H HO – C – H
| katalis Ni/SiO2 |
H – C – OH H – C – OH
| |
H – C – OH H – C – OH
| |
CH2OH CH2OH
Glukosa Glusitol (sorbitol)
6. Hidrogenasi glukosa menggunakan katalis RuCl3 dengan kelebihan KBH4
(5:1) dalam pelarut air dengan tekanan 4,0 MPa dan suhu 800C (Luo. H. S,
2002).
O
║
C – H CH2OH
| |
H – C – OH H – C – OH
| H2 |
HO – C – H HO – C – H
| katalis RuCl3 |
H – C – OH H – C – OH
| |
H – C – OH H – C – OH
| |
CH2OH CH2OH
Glukosa Glusitol (sorbitol)
Universitas Sumatera Utara
2.4 Sorbitol
Bahan pemanis ini dikenal sebagai D-sorbitol, D-glucitol, L-gulitol, sorbit atau sorbol
adalah monosakarida poliol mempunyai berat molekul 182,17 dengan rumus kimia
C6H14O6. Kemanisannya hanya 0,5 kali gula tebu. Sorbitol larut dalam pelarut polar
seperti air dan alkohol. Sorbitol secara komersial dibuat dari glukosa dengan
hidrogenasi dalam tekanan tinggi maupun reduksi elektrolit.
Sorbitol berupa senyawa yang berbentuk granul atau kristal dan berwarna
putih dengan titik leleh berkisar antara 89-101°C, higroskopis dan berasa manis.
Penggunaannya pada suhu tinggi tidak ikut berperan dalam reaksi pencoklatan
(Maillard).
Kristal sorbitol mengandung 0,5 atau 1 molekul H2O. Kandungan kalorinya
3,994 K. Kalori setiap gram sama dengan kalori gula tebu, yaitu 3,940 K. Tujuh puluh
persen dari jumlah sorbitol yang masuk kedalam tubuh akan diubah menjadi CO2
tanpa menunjukan adanya kenaikan glukosa dalam darah sehingga sangat baik untuk
penderita diabetes (Cahyadi. W., 2006).
2.4.1 Penggunaan Sorbitol
Sorbitol memiliki beberapa keunggulan dibanding gula lainnya. Rasanya cukup manis
namun tidak merusak gigi. Poliol pada umumnya dan sorbitol khususnya, resisten
terhadap metabolisme bakteri oral yang melepaskan asam dari reaksi penguraian gula
dan pati. Asam ini dapat mengerosi email / enamel gigi.
Selain itu juga sorbitol dapat mempertahankan kelembaban bahan makanan
merupakan contoh kelebihan sorbitol dibanding sukrosa. Sorbitol cukup stabil, tidak
reaktif, dan mampu bertahan dalam suhu tinggi. Sorbitol juga tidak rusak apabila
dicampur dengan gula lain, gel, protein, dan minyak sayur. Karena itu sorbitol cukup
banyak dipakai dalam industri makanan. Produk yang mengandung sorbitol antara lain
permen bebas gula, permen karet (biasanya rasa mint), industri gula-gula konfeksi,
pemanis roti dan cokelat, serta pemanis makanan beku. Penggunaan lain dari sorbitol
Universitas Sumatera Utara
adalah sebagai pencegah kristalisasi dalam produk makanan, karena sifatnya yang
mampu mempertahankan kelembaban makanan yang cenderung mengering dan
mengeras; agar bahan makanan tersebut tetap segar. Sorbitol juga sering dipakai
sebagai bahan tambahan untuk obat kumur, sirup obat batuk dan pasta gigi.
Sorbitol juga cukup aman dipakai sebagai gula pengganti pada penderita
diabetes melitus, karena penyerapannya lebih lambat daripada glukosa. Penyerapan
yang lambat ini otomatis akan mengurangi derajat drastisnya peningkatan glukosa
darah dan respons insulin. Kalori yang rendah juga sesuai dengan target pengendalian
berat badan pada pasien diabetes melitus. Untuk tujuan ini sorbitol banyak digunakan
untuk membuat produk makanan rendah kalori.
Di luar urusan makanan, sorbitol yang dicampur dengan kalium nitrat dapat
digunakan untuk bahan bakar roket amatir. Dengan proses reduksi, sorbitol dapat
dijadikan bahan bakar biomassa (http://www.caloriecontrol.org/sorbitol.html).
2.4.2 Efek Samping Penggunaan Sorbitol
Sorbitol cukup aman dan jarang menimbulkan efek samping. Walaupun demikian
ADI (acceptable daily intake) untuk sorbitol belum ditentukan sampai sekarang.
Kelebihan konsumsi sorbitol dapat menimbulkan diare osmotik. Hal ini terjadi apabila
sorbitol terdapat dalam saluran pencernaan dalam jumlah besar (lebih dari 50 gram per
hari), sehingga tekanan osmosis dalam lumen usus lebih tinggi daripada sekitarnya.
Hal ini menyebabkan sejumlah besar cairan yang ada di interstisial terdorong ke
lumen usus, dan terjadilah diare. Efek samping lainnya adalah sakit perut dan
kembung (http://www.caloriecontrol.org/sorbitol.html).
2.5 Katalis
Reaksi yang berlangsung lambat dapat dipercepat dengan memberikan zat lain tanpa
menambah konsentrasi atau suhu. Zat itu disebut katalis. Istilah ini mula-mula dipakai
oleh Berzelius pada tahun 1835. Katalis biasanya ikut bereaksi sementara dan
Universitas Sumatera Utara
kemudian terbentuk kembali sebagai zat bebas. Selanjutnya bereaksi lagi dengan
pereaksi mempercepat reaksi dan bebas kembali. Demikian seterusnya berulang kali
sehingga reaksi selesai.
Suatu reaksi yang menggunakan katalis disebut reaksi katalis dan prosesnya
disebut katalisme (Syukri, 1999).
2.5.1 Pembagian Katalis
2.5.1.1 Katalis Homogen
Katalis homogen adalah katalis yang mempunyai fase sama dengan pereaksi (Hiskia,
2001). Katalis homogen umumnya bereaksi dengan satu atau lebih pereaksi untuk
membentuk suatu zat antara yang selanjutnya bereaksi membentuk produk akhir
reaksi. Contoh reaksi yang menggunakan katalis homogen adalah hidrolisis ester
dengan katalis asam (Parker, 1982).
CH3COOC2H5(aq) + H2O(l) CH3COOH(aq) + C2H5 H OH(aq) +
Cara kerja katalis homogen umumnya melibatkan pembentukan senyawasenyawa
kompleks antara yang bersifat tidak stabil dalam tahap-tahap reaksi. Katalis
dengan reaktan membentuk kompleks antara yang mengakibatkan reaktan dalam
kompleks menjadi aktif membentuk produk baru dengan disertai pelepasan kembali
katalisatornya. Oleh karena itu, unsur-unsur transisi sangat berperan dalam reaksi
katalitik karena sifatnya mudah membentuk senyawa kompleks.
Berikut ini dikemukakan beberapa contoh reaksi organik katalitik:
1. Pada reaksi hidrokarbonilasi alkena menjadi aldehida (artinya pengikatan
hidrogen dan karbonil, CO) dipakai katalisator Co(I) atau Rh(I):
Co(I) atau O
RHC = CH2 + H2 + CO RH2C – CH2 – C
Rh(I) H
Reaksi ini, walaupun kurang tepat, sering juga disebut sebagai reaksi
hidroformilasi yang mengacu pada terikatnya formaldehid pada alkena.
Universitas Sumatera Utara
Katalisator Co(I) dalam bentuk konpleks hidrokarbonil diduga mengalami
perubahan sebagai berikut:
HCo(CO)4 HCo(CO)3 + CO
2. Pada reaksi oksidasi etena menjadi metanal (proses Wacker) dipakai
katalisator Pd(II) dan Cu(II):
Pd(II) + Cu(II) O
H2C = CH2 + O2 CH3 – C
H
Pada proses ini dipakai katalisator PdCl2 yang pada awalnya diduga terjadi
reaksi dengan etena:
C2H4 + PdCl2 + H2O → CH3CHO + Pd + 2HCl
Oksidasi Pd kembali menjadi Pd(II) dipercepat dengan penambahan katalisator
Cu(II):
Pd + 2Cu2+ → Pd2+ + 2Cu+,
Dan Cu+ mudah teroksidasi oleh udara kembali menjadi Cu2+:
4Cu+ + O2 + 4H+ → 4Cu2+ + 2H2O (Kristian et al, 2010).
Keuntungan dari katalisis homogen adalah kespesifikannya dan tidak
membutuhkan suhu dan tekanan yang tinggi dalam reaksi. Kerugiannya dari katalisis
homogen adalah kesulitan dalam pemisahan katalis dari produk, degradasi dari katalis
dan harganya yang mahal (Leach. B, 1983).
2.5.1.2 Katalis Heterogen
Katalis heterogen adalah katalis yang mempunyai fasa yang tidak sama dengan fasa
pereaksi. Pada umumnya katalis adalah padatan sedangkan pereaksi terbanyak adalah
gas dan adakalanya cairan.
Contoh:
1. Proses Haber dalam pembuatan amoniak
Fe
N2 + 3H2 2NH3
Promotor NO
Universitas Sumatera Utara
2. Proses kontak pada pembuatan H2SO4
Pt
2SO2 + O2 2SO3
3. Oksidasi amoniak pada pembuatan asam nitrat
Fe2O3
4NH3 + 5O2 4NO + 6 H2O
BiO2
4. Hidrogenasi hidrokarbon
Ni
X – CH = CH – Y + H2 X – CH2 – CH2Y
Minyak tak jenuh lemak jenuh
5. Pembuatan asam klorida
arang
H2 + Cl2 2HCl
(Hiskia, 2001).
2.5.2 Reaksi-reaksi yang Dikatalisis oleh Palladium
Telah lama diketahui bahwa senyawaan etilena dari palladium, misalnya,
[C2H4PdCl2]2 cepat terdekomposisi dalam larutan air membentuk asetal dehida dan
logam Pd. Konversi reaksi stoikiometri ini kedalam suatu siklus (proses Wacker)
membutuhkan kaitan bersama dari masing-masing reaksi yang diketahui:
C2H4 + PdCl2 + H2O → CH3CHO + Pd + 2HCl
Pd + 2CuCl2 → PdCl2 + 2CuCl
2CuCl + 2HCl + ½O2 → 2CuCl2 + H2O
C2H4 + ½O2 → CH3CHO
Oksidasi etilena oleh larutan palladium(II)-tembaga(II) klorida adalah benarbenar
kuantitatif dan hanya dibutuhkan konsentrasi Pd yang rendah; ini dapat
berlangsung baik dalam satu atau dua tahapan; dalam yang terakhir, oksidasi kembali
oleh O2 terjadi secara terpisah.
Universitas Sumatera Utara
Karena reaksi berlangsung dalam larutan PdII dengan konsentrasi ion klorida >
0,2M, logamnya paling mungkin ada sebagai [PdCl4]2-. Reaksi berikut kemudian
terjadi:
[PdCl4]2- + C2H4 [PdCl3(C2H4)]- + Cl-
[PdCl3(C2H4)]- + H2O [PdCl2(H2O)(C2H4)] + Cl-
[PdCl2(H2O)C2H4] + H2O [PdCl2(OH)(C2H4)]- + H3O+
Mekanisme bagi oksidasi logam Pd oleh kompleks kloro CuII tidak diketahui
dengan baik, namun pemindahan elektron melalui jembatan halida mungkin terlibat.
Oksidasi di udara yang sangat cepat dari kompleks kloro CuI diketahui lebih baik dan
mungkin berlangsung melalui suatu kompleks awal oksigen:
CuCl2
- + O2 ClCuO2 + Cl-
Diikuti oleh pembentukkan radikal seperti O2
-, OH, atau H2O
Kereaktifan kompleks palladium dalam sistem lain telah dikaji secara luas, dan
sekarang terdapat banyak reaksi katalitik yang menyangkut alkena, arena, CO,
asetilena, dan sejenisnya. Perluasan proses Wacker menggunakan media selain air,
dikenal; jadi dalam asam asetat, diperoleh vinil asetat sedangkan dalam alkohol,
diperoleh vinil eter. Juga dengan alkena selain etilena, dapat diperoleh keton. Sebagai
contoh, propene menghasilkan aseton. (Cotton et al, 1989)
2.5.3 Reaksi-reaksi yang Dikatalisis oleh Palladium Karbon
Katalis palladium karbon terdiri dari 3 komposisi palladium. Dimana tiap-tiap
komposisi mempunyai aplikasi fungsi yang berbeda dalam reaksi kimia.
Komposisi dari katalis palladium karbon antara lain:
1. Sebanyak 5% palladium didalam katalis palladium karbon.
2. Sebanyak 10% palladium didalam katalis palladium karbon.
3. Sebanyak 0,5% palladium didalam katalis palladium karbon.
Universitas Sumatera Utara
1. Sebanyak 5% palladium didalam katalis palladium karbon
Mempunyai aplikasi penggunaan dalam reaksi kimia antara lain sebagai
berikut:
a. Hidrogenasi alkena dan alkuna
b. Hidrogenasi aromatik aldehid menjadi alkohol
c. Hidrogenasi untuk Aldehida Aromatik Hidrokarbon
d. Hidrogenasi Senyawa Anilin
e. Reduksi untuk Senyawa Alkil dari Haloanilines
2. Sebanyak 10% palladium didalam katalis palladium karbon
Mempunyai aplikasi penggunaan dalam reaksi kimia antara lain sebagai
berikut:
Universitas Sumatera Utara
a. Pengurangan Alkilasi
b. Dehidrohalogenasi dari Alifatik dan Campuran Aromatik
c. Hidrogenasi Piridin menjadi Pipiridin
d. Sintesis Hidrosilamin
3. Sebanyak 0,5% palladium didalam katalis palladium karbon
Digunakan untuk hidrogenasi hydroxybenzaldehyde β-(4-CBA) untuk asam β-
toluen dalam menghasilkan Terephthalic Acid (PTA). Yang pengotor dipisahkan oleh
kristal.
(http://www.kaida.co.uk/palladium-1-3.html)
Universitas Sumatera Utara
2.6 Kromatografi Cair Kinerja Tinggi (KCKT)
Kromatografi Cair Kinerja Tinggi atau KCKT atau biasa juga disebut dengan HPLC
(High Performance Liquid Chromatography) dikembangkan pada akhir tahun 1960-an
dan awal tahun 1970-an. Saat ini, KCKT merupakan teknik pemisahan yang diterima
secara luas untuk analisis dan pemurnian senyawa tertentu dalam suatu sampel pada
sejumlah bidang, antara lain: farmasi, lingkungan, bioteknologi, polimer, dan industriindustri
makanan. Beberapa perkembangan KCKT terbaru antara lain: miniaturisasi
sistem KCKT, penggunaan KCKT untuk analisis asam-asam nukleat, analisis protein,
analisis karbohidrat, dan analisis senyawa-senyawa kiral.
Kegunaan umum KCKT adalah untuk: pemisahan sejumlah senyawa organik,
anorganik, maupun senyawa biologis; analisis ketidakmurnian (impurities); analisis
senyawa-senyawa tidak mudah menguap (non-volatil); penentuan molekul-molekul
total, ionik, maupun zwitter ion; isolasi dan pemurnian senyawa; pemisahan senyawasenyawa
yang strukturnya hampir sama;pemisahan senyawa-senyawa dalam jumlah
sekelumit (trace elements), dalam jumlah banyak, dan dalam skala proses industri.
KCKT merupakan metode yang tidak destruktif dan dapat digunakan baik untuk
analisis kualitatif maupun kuantitatif.
KCKT paling sering digunakan untuk: menetapkan kadar senyawa-senyawa
tertentu seperti asam-asam amino, asam-asam nukleat, dan protein-protein dalam
cairan fisiologis; menentukan kadar senyawa-senyawa aktif obat, produk hasil
sampingan proses sintetis, atau produk-produk degradasi dalam sedian farmasi;
memonitor sampel-sampel yang berasal dari lingkungan; memurnikan senyawa dalam
suatu campuran; memisahkan polimer dan menentukan distribusi berat molekulnya
dalam suatu campuran; kontrol kualitas; dan mengikuti jalannya reaksi sintetis.
Keterbatasan metode KCKT adalah untuk identifikasi senyawa, kecuali jika
KCKT dihubungkan dengan spektrometer massa (MS). Keterbatasan lainnya adalah
jika sampelnya sangat kompleks, maka resolusi yang baik sulit diperoleh.
Universitas Sumatera Utara
Kromatografi merupakan teknik yang mana solut atau zat-zat terlarut terpisah
oleh perbedaan kecepatan elusi, dikarenakan solut-solut ini melewati suatu kolom
kromatografi. Pemisahan solut-solut ini diatur oleh distribusi solut dalam fase gerak
dan fase diam. Penggunaan kromatografi cair secara sukses terhadap suatu masalah
yang dihadapi membutuhkan penggabungan secara tepat dari berbagai macam kondisi
operasional seperti jenis kolom, fase gerak, panjang dan diameter kolom, kecepatan
alir fase gerak, suhu kolom, dan ukuran sampel. Untuk tujuan memilih kombinasi
kondisi kromatografi yang baik, maka dibutuhkan pemahaman yang mendasar tentang
berbagai macam faktor yang mempengaruhi pemisahan pada kromatografi cair.
Instrumentasi KCKT pada dasarnya terdiri atas delapan komponen pokok yaitu
(1) wadah fase gerak, (2) sistem penghantaran fase gerak, alat untuk memasukkan
sampel, (4) kolom, (5) detektor, (6) wadah penampungan buangan fase gerak, (7)
tabung penghubung dan (8) suatu komputer atau integrator atau perekam. Diagram
blok untuk sistem KCKT ditunjukkan oleh gambar. (Ibnu Golib et al, 2007).
Pada beberapa tulisan, ”HP” pada HPLC diartikan ”tekanan tinggi” (high pressure)
dan beberapa yang lainnya menghubungkan dengan masalah biaya bisa berpikir
bahwa ”HP” adalah singkatan dari ”biaya yang tinggi” (high price) tetapi kebanyakan
”HP” itu berarti ”penampilan yang tinggi” (high performance) (Day et al, 2002).
Kromatografi Cair Kinerja Tinggi memisahkan komponen campuran senyawa
kimia terlarut dengan sistem adsorpsi pada fase diam padat atau sistem partisi di
antara fase diam cair yang terikat pada panyangga padat, dan fase gerak cair.
Universitas Sumatera Utara
Kromatografi Cair Kinerja Tinggi dapat memisahkan makromolekul, ion,
bahan alam yang tidak stabil, polimer dan berbagai gugus polifungsi dengan berat
molekul tinggi. Berbeda dengan kromatografi gas, pemisahan pada KCKT adalah
hasil antaraksi spesifik antaramolekul senyawa dengan fase diam dan fase gerak.
Kinerja kolom. Beberapa perangkat kondisi eksperimen dapat digunakan untuk
mendapatkan pemisahan yang diinginkan dari komponen sampel dan ada perangkat
yang lebih praktis daripada yang lainnya, sehingga perlu mencari optimasi.
Pertama-tama harus dipilih sistem KCKT yang tepat, karena itu semua
parameter dalam persamaan yang tergantung kepada sistem atau kepada sifat fase
diam dan fase gerak ditentukan dan tidak dapat dirubah.
Parameter tersebut adalah retensi relatif α, koefisian partisi dari senyawa yang
paling lama ditahan k’ (rasio partisi), dan bilangan pelat. Senyawa yang dianalisis
biasanya memerlukan waktu dua sampai sepuluh kali lebih lama untuk melewati
kolom, dibandingkan dengan senyawa yang tidak diretensi tM. Perlu diperhatikan juga
viskositas fase gerak dan koefisien difusi senyawa dalam fase gerak. Selain itu tipe
dan karakteristik pengisi kolom (terutama porositas, rentang sempit ukuran partikel,
prosedur pengisian kolom yang baik dan pengisi kolom berkualitas tinggi),
mempengaruhi panjang kolom dan ukuran partikelnya.
Karena proses pemisahan dalam kolom kromatografi dan identifikasinya
dalam instrumen analisis berlangsung dalam kurun waktu yang sangat singkat, tidak
dapat dilakukan secara manual, tetapi memerlukan koordinasi program kondisi dan
operasional yang didapat dari jasa layanan komputer (Kosasih et al, 2004).
Universitas Sumatera Utara
Kamis, 24 Januari 2013
ANALISIS LEMAK
1. Pendahuluan
Lemak merupakan salah satu kandungan utama dalam makanan, dan penting dalam diet
karena beberapa alasan. Lemak merupakan salah satu sumber utama energi dan mengandung
lemak esensial. Namun konsumsi lemak berlebihan dapat merugikan kesehatan, misalnya
kolesterol dan lemak jenuh. Dalam berbagai makanan, komponen lemak memegang peranan
penting yang menentukan karakteristik fisik keseluruhan, seperti aroma, tekstur, rasa dan
penampilan. Karena itu sulit untuk menjadikan makanan tertentu menjadi rendah lemak (low
fat), karena jika lemak dihilangkan, salah satu karakteristik fisik menjadi hilang. Lemak juga
merupakan target untuk oksidasi, yang menyebabkan pembentukan rasa tak enak dan produk
menjadi berbahaya.
Analisis lemak dalam makanan meliputi :
• Kadar lemak total
• Jenis lemak yang ada
• Sifat fisikokima lemak, seperti kristalisasi, titik leleh, titik asap, rheologi, densitas dan
warna
• Struktur lemak dalam makanan
2. Sifat Lemak dalam Makanan
Lemak biasanya dinyatakan sebagai komponen yang larut dalam pelarut organik (seperti eter,
heksan atau kloroform), tapi tidak larut dalam air. Senyawa yang termasuk golongan ini
meliputi triasilgliserol, diasilgliserol, monoasilgliserol, asam lemak bebas, fosfolipid, sterol,
karotenoid dan vitamin A dan D. Fraksi lemak sendiri mengandung campuran kompleks dari
berbagai jenis molekul. Namun triasilgliserol merupakan komponen utama sebagian besar
makanan, jumlahnya berkisar 90-99% dari total lemak yang ada.
Fosfolipid
Dr.RH : Analisis Makanan_3. Analisis Lemak 2
Triasilgliserol merupakan ester dari tiga asam lemak dan sebuah molekul gliserol. Asam
lemak yang ditemukan di makanan bervariasi panjang rantainya, derajat ketidakjenuhannya
dan posisinya pada molekul gliserol. Akibatnya fraksi triasilgliserol sendiri mengandung
campuran kompleks dari berbagai jenis molekul yang berbeda. Masing-masing jenis lemak
mempunyai profil lemak yang berbeda yang menentukan sifat fisikokimia dan nutrisinya.
Istilah lemak, minyak dan lipid sering digunakan secara berbeda oleh ahli makanan.
Umumnya yang dimaksud lemak adalah lipid yang padat, sedangkan minyak adalah lipid
yang cair pada suhu tertentu.
3. Pemilihan dan Persiapan Sampel
Validitas hasil analisis tergantung sampling yang baik dan persiapan sampel sebelum
dilakukan analisis. Idealnya komposisi sampel yang dianalisis harus mendekati sama dengan
Dr.RH : Analisis Makanan_3. Analisis Lemak 3
kondisi makanan saat sampel diambil. Preparasi sampel pada analisis lemak tergantung pada
jenis makanan yang dianalisis (contoh daging, susu, kue dan krim), sifat komponen lemak
(seperti volatilitas, peluang oksidasi, kondisi fisik) dan jenis prosedur analisis yang
digunakan (seperti ekstraksi solven, ekstraksi non-solven, instrumentasi). Untuk menentukan
prosedur preparasi sampel, perlu diketahui struktur fisik dan lokasi lemak penting dalam
makanan. Umumnya preparasi sampel harus ilakukan dalam lingkungan yang meminimalkan
perubahan spesifik terhadap lemak. Jika oksidasi menjadi masalah, penting untuk melakukan
preparasi sampel dalam atmosfer nitrogen, temperatur rendah, minim cahaya atau dengan
penambahan antioksidan. Bila kandungan lemak padat atau struktur kristal penting, perlu
dilakukan kontrol suhu dan penanganan sampel secara khusus.
4. Penentuan Kadar Lemak Total
4.1. Pendahuluan
Kadar lemak total dalam makanan perlu ditentukan karena:
• Faktor ekonomi
• Aspek legal (mematuhi standar/aturan pelabelan nutrisi)
• Aspek kesehatan (perkembangan makanan rendah lemak)
• Aspek kualitas (sifat makanan tergantung kadar lemak total)
• Faktor proses (kondisi proses tergantung kadar lemak total)
Karakteristik fisikokimia utama dari lemak yang digunakan untuk membedakan lemak dari
komponen lain dalam makanan adalah kelarutannya dalam pelarut organik,
ketidaktercampuran dengan air, karakteristik fisik (densitas yang rendah dan sifat
spektroskopik.
Teknik analisis berdasarkan ketiga karakter di atas diklasifikasikan menjadi :
(i) ekstraksi solven
(ii) ekstraksi non-solven
(iii) metode instrumental
4.2. Ekstraksi Solven
Fakta bahwa lemak larut dalam air, tapi tidak larut dalam air, membuat pemisahan lemak dari
komponen makanan lain yang larut air seperti protein, karbohidrat dan mineral, menjadi
mudah. Teknik ekstraksi solven merupakan metode yang paling sering digunakan untuk
isolasi lemak dan menentukan kandungan lemak dalam makanan.
Preparasi Sampel
Preparasi sampel untuk ektraksi solven biasanya meliputi beberapa tahap:
Dr.RH : Analisis Makanan_3. Analisis Lemak 4
• Pengeringan sampel. Sampel perlu dikeringkan sebelum ekstraksi solven, karena
beberapa pelarut organik tidak bisa berpenetrasi dengan baik bila ada air dalam
sampel makanan, sehingga ekstraksi menjadi tidak efisien.
• Pengecilan ukuran partikel. Sampel kering biasanya perlu dihaluskan sebelum
ekstraksi solven untuk menghasilkan sampel yang homogen dan meningkatkan luas
permukaan lemak. Penghalusan sering dilakukan pada suhu rendah untuk mengurangi
oksidasi lemak.
• Hidrolisis asam. Beberapa jenis makanan mengandung lemak yang membentuk
kompleks dengan protein (lipoprotein) atau polisakarida (glikolipid). Untuk
menentukan kadar senyawa ini, perlu dilakukan pemutusan ikatan antara lemak dan
komponen non-lemak sebelum ekstraksi solven. Hidrolisis asam umumnya dilakukan
untuk melepaskan lemak terikat sehingga lebih mudah terekstraks, misalnya dengan
mendigesti sampel selama 1 jam dengan HCl 3N.
• Pemilihan solven. Solven ideal untuk ekstraksi lemak harus mampu secara sempurna
mengesktraksi semua komponen lemak dari makanan, dan meninggalkan komponen
selain lemak. Efisiensi solven tergantung polaritas lemak yang ada. Lemak polar
(seperti glikolipid atau fosfolipid) lebih mudah larut dalam solven yang lebih polar
(alkohol) dari pada dalam solven non-polar (seperti heksan). Sebaliknya lemak nonpolar
(seperti triasilgliserol) lebih mudah larut dalam solven non-polar dibanding
dalam solven polar. Fakta bahwa lemak yang berbeda mempunyai polaritas yang
berbeda menyebabkan tidak mungkin menggunakan pelarut organik tunggal untuk
mengesktraksi semuanya. Sehingga penentuan kandungan lemak total menggunakan
ekstraksi solven tergantung pada pelarut organik yang digunakan untuk ekstraksi.
Selain pertimbangan di atas, solven juga harus murah, mempunyai titik didih rendah
(sehingga mudah dipisahkan dengan evaporasi), non-toksik dan tidak mudah terbakar.
Pelarut yang biasa digunakan untuk penentuan kadar lemak total dalam makanan
adalah etil eter, petroleum eter, pentan dan heksan.
Macam-macam Ekstraksi Solven :
a. Batch Solvent Extraction
Metode ini dilakukan dengan mencampur sampel dan solven dalam wadah yang sesuai
(misalnya corong pisah). Wadah dikocok kuat, solven organik dan fase air dipisahkan (oleh
gravitasi atau dengan sentrifugasi). Fase air dihilangkan, dan konsentrasi lemak ditentukan
dengan menguapkan solven dan mengukur massa lemak yang tersisa.
% lemak = 100 x (berat lemak / berat sampel)
Prosedur ini harus diulang beberapa kali untuk meningkatkan efisiensi proses ekstraksi. Fase
air diekstraksi kembali dengan solven baru, kemudian semua fraksi solven dikumpulkan dan
kadar lemak ditentukan dengan penimbangan setelah solven diuapkan.
Dr.RH : Analisis Makanan_3. Analisis Lemak 5
b. Semi-Continuous Solvent Extraction
Alat yang paling sering digunakan dalam metode ini adalah soxhlet, dimana efisiensi
ekstraksi lebih baik dari pada metode Batch Solvent Extraction. Sampel dikeringkan,
dihaluskan dan diletakkan dalam thimble berpori. Thimble diletakkan dalam alat soxhlet yang
dihubungkan dengan kondensor. Labu soxhlet dipanaskan, solven menguap, terkondensasi
dan masuk ke bejana ekstraksi yang berisi sampel, dan mengesktraksi sampel. Lemak
tertinggal di labu karena perbedaan titik didih. Pada akhir ekstraksi, solven diupakan dan
massa lemak yang tersisa ditimbang.
Prosedur :
1. Timbang kurang lebih 2 g sampel, masukkan dalam timble ekstraksi.
2. Timbang labu ekstraksi yang telah dikeringkan.
3. Masukkan eter anhidrat dalam labu didih (labu ekstraksi).
4. Rangkai alat : labu didih, labu soxhlet, kondensor.
5. Lakukan ekstraksi dengan kecepatan tetesan solven dari kondensor 5-6 tetes per detik
selama 4 jam.
6. Keringkan labu didih yang berisi ekstrak lemak di oven pada 100?C selama 30 min,
dinginkan di desikator dan timbang.
% lemak = 100 x (berat lemak / berat sampel)
c. Continuous Solvent Extraction
Metode Goldfish merupakan metode yang mirip dengan metode Soxhlet kecuali labu
ekstraksinya dirancang sehingga solven hanya melewati sampel, bukan merendam sampel.
Dr.RH : Analisis Makanan_3. Analisis Lemak 6
Hal ini mengurangi waktu yang dibutuhkan untuk ekstraksi, tapi dengan kerugian bisa terjadi
“saluran solven” dimana solven akan melewati jalur tertentu dalam sampel sehingga ekstraksi
menjadi tidak efisien. Masalah ini tidak terjadi pada metode Soxhlet, karena sampel terendam
dalam solven.
d. Accelerated Solvent Extraction
Efisiensi ekstraksi solven dapat ditingkatkan dengan melakukannya pada suhu dan tekanan
tinggi. Efektivitas solven untuk ekstraksi lemak dari sampel makanan meningkat dengan
peningkatan temperatur, namun tekanan juga harus ditingkatkan untuk menjaga solven tetap
dalam keadaan cair. Hal ini akan mengurangi jumlah pelarut yang dibutuhkan sehingga
menguntungan dari sisi lingkungan. Sudah tersedia instrumen untuk ekstraksi lemak pada
suhu dan tekanan tinggi.
e. Supercritical Fluid Extraction
Ekstraksi solven dapat dilakukan dengan alat khusus menggunakan CO2 superkritik sebagi
pelarut, yang sangat ramah lingkungan karena tidak menggunakan pelarut organik. Bila CO2
ditekan dan dipanaskan di atas temperatur kritis tertentu, akan menjadi cairan superkritik,
yang mempunyai karakteristik gas maupun cairan. Karena CO2 berbentuk gas maka mudah
berpenetrasi ke dalam sampel dan mengekstraksi lemak, dan karena juga berbentuk cair
maka CO2 dapat melarutkan sejumlah besar lemak (terutama pada tekanan tinggi).
Dr.RH : Analisis Makanan_3. Analisis Lemak 7
Prinsip dari alat ini adalah, sampel makanan dipanaskan dalam bejana bertekanan tinggi
kemudian dicampur dengan cairan CO2 superkritik. CO2 mengekstraksi lemak dan
membentuk lapisan solven terpisah dari komponen air. Tekanan dan suhu solven kemudian
diturunkan menyebabkan CO2 berubah menjadi gas, sehingga menyisakan fraksi lemak.
Kandungan lemak dalam makanan dihitung dengan menimbang lemak yang terekstraksi,
dibandingkan dengan berat sampel.
4.3. Metode Ekstraksi Cair Nonsolven
Sejumlah ekstraksi cair tidak menggunakan pelarut organik untuk memisahkan lemak dari
bahan lain dalam makanan, contohnya dengan metode Babcock, Gerber dan Deterjen, yang
sering digunakan untuk menentukan kadar lemak dalam susu dan produk olahan (dairy
product).
Metode Babcock
Sejumlah sampel susu dipipet secara akurat ke dalam botol Babcock. Asam sulfat dicampur
dengan susu, yang akan mendigesti protein, menghasilkan panas dan merusak lapisan yang
mengelilingin droplet lemak, sehingga melepaskan lemak. Sampel kemudian disentrifuse saat
masih panas (55-60oC) yang akan menyebabkan lemak cair naik ke leher botol. Leher botol
telah diberi skala yang menunjukkan persen lemak. Metode ini membutuhkan waktu 45
menit, dengan presisi hingga 0,1%. Metode ini tidak menentukan kadar fosfolipid dalam
susu, karena berada di fase air atau di antara fase lemak dan air.
Susu krim keju
Metode Gerber
Metode ini mirip dengan metode Babcock, tapi menggunakan asam sulfat dan isoamil
alkohol, dengan bentuk botol yang sedikit berbeda. Metode ini lebih cepat dan sederhana
dibanding metode Babcock. Isoamil alkohol digunakan untuk mencegah pengarangan gula
karena panas dan asam sulfat, yang pada metode Babcock menyebabkan sulitnya pembacaan
skala. Sama seperti metode Babcock, metode ini tidak menentukan posfolipid.
Dr.RH : Analisis Makanan_3. Analisis Lemak 8
Metode deterjen
Sampel dicampur dengan kombinasi surfaktan dalam botol Babcock. Surfaktan akan
menggantikan membran yang menyelubungi droplet emulsi dalam sampel susu,
menyebabkan lemak terpisah. Sampel disentrifugasi sehingga lemak akan berada di leher
botol sehingga kadar bisa ditentukan.
4.4. Metode Instrumentasi
Ada banyak metode instrumen tersedia untuk penentuan kadar lemak total dalam makanan.
Berdasarkan prinsip fisikokimianya, metode-metode ini dikategorikan berdasarkan 3 prinsip
yaitu : (i) penentuan sifat fisik, (ii) pengukuran kemampuan absorpsi radiasi gelombang
elektromagnetik, dan (iii) pengukuran kemampuan memantulkan radiasi gelombang
elektromagnetik. Masing-masing metode mempunyai keuntungan dan kerugian, serta
kelompok sampel makanan yang memungkinkan untuk diuji.
Dr.RH : Analisis Makanan_3. Analisis Lemak 9
5. Penentuan Karakteristik atau Sifat Kimia Lemak
5.1. Bilangan Iodium
Bilangan iodium merupakan ukuran derajat ketidakjenuhan, menunjukkan jumlah ikatan
rangkap C=C dalam sejumlah lemak atau minyak. Bilangan iodium dinyatakan sebagai gram
iodium yang diserap per 100 g sampel. Semakin tinggi derajat ketidakjenuhan, semakin
banyak iodium terserap dan semakin tinggi nilai bilangan iodium.
Prosedur :
Sejumlah lemak atau minyak yang sudah dilarutkan dalam solven, direaksikan dengan
sejumlah iodium (bisa digunakan I2, ICl atau IBr). Adisi halogen pada ikatan rangkap terjadi
sesuai persamaan [3]. Kalau digunakan ICl atau IBr, larutan KI ditambahkan untuk
mereduksi sisa ICl menjadi iodium (I2) bebas (persamaan [4]). Iodium yang terlepas dititrasi
dengan Natrium tiosulfat standar menggunakan indikator amylum (persamaan [5]), dan
bilangan iodium dihitung dengan persamaan [6]
Dimana :
5.2. Bilangan Penyabunan
Penyabunan adalah proses pemutusan lemak netral menjadi gliserol dan asam lemak dengan
adanya alkali (persamaan 8).
Dr.RH : Analisis Makanan_3. Analisis Lemak 10
Bilangan penyabunan merupakan jumlah basa yang diperlukan untuk menyabunkan sejumlah
lemak atau minyak, dinyatakan sebagai miligram KOH yang dibutuhan untuk menyabunkan
1 gram sampel.
Bilangan penyabunan merupakan indeks rata-rata berat molekul triasilgliserol dalam sampel.
Semakin kecil bilangan saponifikasi, semakin panjang rata-rata rantai asam lemak.
Dimana :
Prosedur :
Larutan alkoholik kalium hidroksida berlebih ditambahkan ke dalam sampel dan larutan
dipanaskan untuk menyabunkan lemak. KOH yang tidak bereaksi dititrasi dengan HCl
standar menggunakan indikator fenol ftalein, dan bilangan penyabunan dihitung dengan
persamaan [9].
Dr.RH : Analisis Makanan_3. Analisis Lemak 11
5.3. Bilangan Asam
Pengukuran keasaman suatu lemak menunjukkan jumlah asam lemak yang dihidrolisis dari
triasilgliserol [persamaan 11]. Asam lemak adalah persentase bobot dari asam lemak tertentu
(misalkan persen asam oleat).
Bilangan asam didefinisikan sebagai mg KOH yang diperlukan untuk menetralkan asam
lemak yang ada di 1 g lemak atau minyak.
Bilangan asam sering digunakan sebagai indikator kualitas untuk minyak goreng, dengan
nilai batas adalah 2 mg KOH/ g minyak.
Prosedur :
Pada sampel lemak cair, ditambahkan etanol 95% netral dan indikator pp. Sampel kemudian
dititrasi dengan NaOH dan persen asam lemak bebas dihitung dengan persamaan [13].
Di mana :
Dr.RH : Analisis Makanan_3. Analisis Lemak 12
5.4. Bilangan Peroksida
Bilangan peroksida didefinisikan sebagai miliequivalen (mEq) peroksida per kg sampel.
Bilangan peroksida ditentukan dengan titrasi redoks. Diasumsikan bahwa senyawa yang
bereaksi di bawah kondisi uji adalah peroksida atau produk sejenis dari oksidasi lipid.
Prosedur :
Lemak atau sampel minyak dilarutkan dalam asam asetat glasial-isooktan (3:2). Dengan
penambahan kalium iodida berlebih (yang akan bereaksi dengan peroksida), akan diproduksi
iodium [persamaan 14]. Larutan kemudian dititrasi dengan larutan Na thiosulfat standar
dengan indikator amilum. Bilangan peroksida dihitung dengan persamaan [15].
Dimana :
Aplikasi :
Bilangan peroksida mengukur produk transisi dari oksidasi (setelah terbentuk, peroksida dan
hidroperoksida berubah jadi produk lain). Nilai yang rendah menunjukkan awal maupun
oksidasi lanjut, yang bisa dibedakan dengan mengukur bilangan peroksida dari waktu ke
waktu atau dengan mengukur produk oksidasi sekunder.
Untuk penentuan dalam sampel makanan, kerugian dari metode ini adalah sampel yang
digunakan sekitar 5 g, sehingga sulit mendapat jumlah yang cukup bila sampel akann rendah
lemak.
Makanan berkualitas baik, lemak dan minyak yang berbau segar akan mempunyai bilangan
peroksida nol atau mendekati nol. Bilangan peroksida >20 menunjukkan kualitas minyak atau
lemak yang sangat buruk, biasanya teridentifikasi dari bau yang tidak enak. Untuk minyak
kedelai, bilangan peroksida 1-5, 5-10 dan >10 menunjukkan berturut-turut tingkat oksidasi
rendah, sedang dan tinggi.
1. Pendahuluan
Lemak merupakan salah satu kandungan utama dalam makanan, dan penting dalam diet
karena beberapa alasan. Lemak merupakan salah satu sumber utama energi dan mengandung
lemak esensial. Namun konsumsi lemak berlebihan dapat merugikan kesehatan, misalnya
kolesterol dan lemak jenuh. Dalam berbagai makanan, komponen lemak memegang peranan
penting yang menentukan karakteristik fisik keseluruhan, seperti aroma, tekstur, rasa dan
penampilan. Karena itu sulit untuk menjadikan makanan tertentu menjadi rendah lemak (low
fat), karena jika lemak dihilangkan, salah satu karakteristik fisik menjadi hilang. Lemak juga
merupakan target untuk oksidasi, yang menyebabkan pembentukan rasa tak enak dan produk
menjadi berbahaya.
Analisis lemak dalam makanan meliputi :
• Kadar lemak total
• Jenis lemak yang ada
• Sifat fisikokima lemak, seperti kristalisasi, titik leleh, titik asap, rheologi, densitas dan
warna
• Struktur lemak dalam makanan
2. Sifat Lemak dalam Makanan
Lemak biasanya dinyatakan sebagai komponen yang larut dalam pelarut organik (seperti eter,
heksan atau kloroform), tapi tidak larut dalam air. Senyawa yang termasuk golongan ini
meliputi triasilgliserol, diasilgliserol, monoasilgliserol, asam lemak bebas, fosfolipid, sterol,
karotenoid dan vitamin A dan D. Fraksi lemak sendiri mengandung campuran kompleks dari
berbagai jenis molekul. Namun triasilgliserol merupakan komponen utama sebagian besar
makanan, jumlahnya berkisar 90-99% dari total lemak yang ada.
Fosfolipid
Dr.RH : Analisis Makanan_3. Analisis Lemak 2
Triasilgliserol merupakan ester dari tiga asam lemak dan sebuah molekul gliserol. Asam
lemak yang ditemukan di makanan bervariasi panjang rantainya, derajat ketidakjenuhannya
dan posisinya pada molekul gliserol. Akibatnya fraksi triasilgliserol sendiri mengandung
campuran kompleks dari berbagai jenis molekul yang berbeda. Masing-masing jenis lemak
mempunyai profil lemak yang berbeda yang menentukan sifat fisikokimia dan nutrisinya.
Istilah lemak, minyak dan lipid sering digunakan secara berbeda oleh ahli makanan.
Umumnya yang dimaksud lemak adalah lipid yang padat, sedangkan minyak adalah lipid
yang cair pada suhu tertentu.
3. Pemilihan dan Persiapan Sampel
Validitas hasil analisis tergantung sampling yang baik dan persiapan sampel sebelum
dilakukan analisis. Idealnya komposisi sampel yang dianalisis harus mendekati sama dengan
Dr.RH : Analisis Makanan_3. Analisis Lemak 3
kondisi makanan saat sampel diambil. Preparasi sampel pada analisis lemak tergantung pada
jenis makanan yang dianalisis (contoh daging, susu, kue dan krim), sifat komponen lemak
(seperti volatilitas, peluang oksidasi, kondisi fisik) dan jenis prosedur analisis yang
digunakan (seperti ekstraksi solven, ekstraksi non-solven, instrumentasi). Untuk menentukan
prosedur preparasi sampel, perlu diketahui struktur fisik dan lokasi lemak penting dalam
makanan. Umumnya preparasi sampel harus ilakukan dalam lingkungan yang meminimalkan
perubahan spesifik terhadap lemak. Jika oksidasi menjadi masalah, penting untuk melakukan
preparasi sampel dalam atmosfer nitrogen, temperatur rendah, minim cahaya atau dengan
penambahan antioksidan. Bila kandungan lemak padat atau struktur kristal penting, perlu
dilakukan kontrol suhu dan penanganan sampel secara khusus.
4. Penentuan Kadar Lemak Total
4.1. Pendahuluan
Kadar lemak total dalam makanan perlu ditentukan karena:
• Faktor ekonomi
• Aspek legal (mematuhi standar/aturan pelabelan nutrisi)
• Aspek kesehatan (perkembangan makanan rendah lemak)
• Aspek kualitas (sifat makanan tergantung kadar lemak total)
• Faktor proses (kondisi proses tergantung kadar lemak total)
Karakteristik fisikokimia utama dari lemak yang digunakan untuk membedakan lemak dari
komponen lain dalam makanan adalah kelarutannya dalam pelarut organik,
ketidaktercampuran dengan air, karakteristik fisik (densitas yang rendah dan sifat
spektroskopik.
Teknik analisis berdasarkan ketiga karakter di atas diklasifikasikan menjadi :
(i) ekstraksi solven
(ii) ekstraksi non-solven
(iii) metode instrumental
4.2. Ekstraksi Solven
Fakta bahwa lemak larut dalam air, tapi tidak larut dalam air, membuat pemisahan lemak dari
komponen makanan lain yang larut air seperti protein, karbohidrat dan mineral, menjadi
mudah. Teknik ekstraksi solven merupakan metode yang paling sering digunakan untuk
isolasi lemak dan menentukan kandungan lemak dalam makanan.
Preparasi Sampel
Preparasi sampel untuk ektraksi solven biasanya meliputi beberapa tahap:
Dr.RH : Analisis Makanan_3. Analisis Lemak 4
• Pengeringan sampel. Sampel perlu dikeringkan sebelum ekstraksi solven, karena
beberapa pelarut organik tidak bisa berpenetrasi dengan baik bila ada air dalam
sampel makanan, sehingga ekstraksi menjadi tidak efisien.
• Pengecilan ukuran partikel. Sampel kering biasanya perlu dihaluskan sebelum
ekstraksi solven untuk menghasilkan sampel yang homogen dan meningkatkan luas
permukaan lemak. Penghalusan sering dilakukan pada suhu rendah untuk mengurangi
oksidasi lemak.
• Hidrolisis asam. Beberapa jenis makanan mengandung lemak yang membentuk
kompleks dengan protein (lipoprotein) atau polisakarida (glikolipid). Untuk
menentukan kadar senyawa ini, perlu dilakukan pemutusan ikatan antara lemak dan
komponen non-lemak sebelum ekstraksi solven. Hidrolisis asam umumnya dilakukan
untuk melepaskan lemak terikat sehingga lebih mudah terekstraks, misalnya dengan
mendigesti sampel selama 1 jam dengan HCl 3N.
• Pemilihan solven. Solven ideal untuk ekstraksi lemak harus mampu secara sempurna
mengesktraksi semua komponen lemak dari makanan, dan meninggalkan komponen
selain lemak. Efisiensi solven tergantung polaritas lemak yang ada. Lemak polar
(seperti glikolipid atau fosfolipid) lebih mudah larut dalam solven yang lebih polar
(alkohol) dari pada dalam solven non-polar (seperti heksan). Sebaliknya lemak nonpolar
(seperti triasilgliserol) lebih mudah larut dalam solven non-polar dibanding
dalam solven polar. Fakta bahwa lemak yang berbeda mempunyai polaritas yang
berbeda menyebabkan tidak mungkin menggunakan pelarut organik tunggal untuk
mengesktraksi semuanya. Sehingga penentuan kandungan lemak total menggunakan
ekstraksi solven tergantung pada pelarut organik yang digunakan untuk ekstraksi.
Selain pertimbangan di atas, solven juga harus murah, mempunyai titik didih rendah
(sehingga mudah dipisahkan dengan evaporasi), non-toksik dan tidak mudah terbakar.
Pelarut yang biasa digunakan untuk penentuan kadar lemak total dalam makanan
adalah etil eter, petroleum eter, pentan dan heksan.
Macam-macam Ekstraksi Solven :
a. Batch Solvent Extraction
Metode ini dilakukan dengan mencampur sampel dan solven dalam wadah yang sesuai
(misalnya corong pisah). Wadah dikocok kuat, solven organik dan fase air dipisahkan (oleh
gravitasi atau dengan sentrifugasi). Fase air dihilangkan, dan konsentrasi lemak ditentukan
dengan menguapkan solven dan mengukur massa lemak yang tersisa.
% lemak = 100 x (berat lemak / berat sampel)
Prosedur ini harus diulang beberapa kali untuk meningkatkan efisiensi proses ekstraksi. Fase
air diekstraksi kembali dengan solven baru, kemudian semua fraksi solven dikumpulkan dan
kadar lemak ditentukan dengan penimbangan setelah solven diuapkan.
Dr.RH : Analisis Makanan_3. Analisis Lemak 5
b. Semi-Continuous Solvent Extraction
Alat yang paling sering digunakan dalam metode ini adalah soxhlet, dimana efisiensi
ekstraksi lebih baik dari pada metode Batch Solvent Extraction. Sampel dikeringkan,
dihaluskan dan diletakkan dalam thimble berpori. Thimble diletakkan dalam alat soxhlet yang
dihubungkan dengan kondensor. Labu soxhlet dipanaskan, solven menguap, terkondensasi
dan masuk ke bejana ekstraksi yang berisi sampel, dan mengesktraksi sampel. Lemak
tertinggal di labu karena perbedaan titik didih. Pada akhir ekstraksi, solven diupakan dan
massa lemak yang tersisa ditimbang.
Prosedur :
1. Timbang kurang lebih 2 g sampel, masukkan dalam timble ekstraksi.
2. Timbang labu ekstraksi yang telah dikeringkan.
3. Masukkan eter anhidrat dalam labu didih (labu ekstraksi).
4. Rangkai alat : labu didih, labu soxhlet, kondensor.
5. Lakukan ekstraksi dengan kecepatan tetesan solven dari kondensor 5-6 tetes per detik
selama 4 jam.
6. Keringkan labu didih yang berisi ekstrak lemak di oven pada 100?C selama 30 min,
dinginkan di desikator dan timbang.
% lemak = 100 x (berat lemak / berat sampel)
c. Continuous Solvent Extraction
Metode Goldfish merupakan metode yang mirip dengan metode Soxhlet kecuali labu
ekstraksinya dirancang sehingga solven hanya melewati sampel, bukan merendam sampel.
Dr.RH : Analisis Makanan_3. Analisis Lemak 6
Hal ini mengurangi waktu yang dibutuhkan untuk ekstraksi, tapi dengan kerugian bisa terjadi
“saluran solven” dimana solven akan melewati jalur tertentu dalam sampel sehingga ekstraksi
menjadi tidak efisien. Masalah ini tidak terjadi pada metode Soxhlet, karena sampel terendam
dalam solven.
d. Accelerated Solvent Extraction
Efisiensi ekstraksi solven dapat ditingkatkan dengan melakukannya pada suhu dan tekanan
tinggi. Efektivitas solven untuk ekstraksi lemak dari sampel makanan meningkat dengan
peningkatan temperatur, namun tekanan juga harus ditingkatkan untuk menjaga solven tetap
dalam keadaan cair. Hal ini akan mengurangi jumlah pelarut yang dibutuhkan sehingga
menguntungan dari sisi lingkungan. Sudah tersedia instrumen untuk ekstraksi lemak pada
suhu dan tekanan tinggi.
e. Supercritical Fluid Extraction
Ekstraksi solven dapat dilakukan dengan alat khusus menggunakan CO2 superkritik sebagi
pelarut, yang sangat ramah lingkungan karena tidak menggunakan pelarut organik. Bila CO2
ditekan dan dipanaskan di atas temperatur kritis tertentu, akan menjadi cairan superkritik,
yang mempunyai karakteristik gas maupun cairan. Karena CO2 berbentuk gas maka mudah
berpenetrasi ke dalam sampel dan mengekstraksi lemak, dan karena juga berbentuk cair
maka CO2 dapat melarutkan sejumlah besar lemak (terutama pada tekanan tinggi).
Dr.RH : Analisis Makanan_3. Analisis Lemak 7
Prinsip dari alat ini adalah, sampel makanan dipanaskan dalam bejana bertekanan tinggi
kemudian dicampur dengan cairan CO2 superkritik. CO2 mengekstraksi lemak dan
membentuk lapisan solven terpisah dari komponen air. Tekanan dan suhu solven kemudian
diturunkan menyebabkan CO2 berubah menjadi gas, sehingga menyisakan fraksi lemak.
Kandungan lemak dalam makanan dihitung dengan menimbang lemak yang terekstraksi,
dibandingkan dengan berat sampel.
4.3. Metode Ekstraksi Cair Nonsolven
Sejumlah ekstraksi cair tidak menggunakan pelarut organik untuk memisahkan lemak dari
bahan lain dalam makanan, contohnya dengan metode Babcock, Gerber dan Deterjen, yang
sering digunakan untuk menentukan kadar lemak dalam susu dan produk olahan (dairy
product).
Metode Babcock
Sejumlah sampel susu dipipet secara akurat ke dalam botol Babcock. Asam sulfat dicampur
dengan susu, yang akan mendigesti protein, menghasilkan panas dan merusak lapisan yang
mengelilingin droplet lemak, sehingga melepaskan lemak. Sampel kemudian disentrifuse saat
masih panas (55-60oC) yang akan menyebabkan lemak cair naik ke leher botol. Leher botol
telah diberi skala yang menunjukkan persen lemak. Metode ini membutuhkan waktu 45
menit, dengan presisi hingga 0,1%. Metode ini tidak menentukan kadar fosfolipid dalam
susu, karena berada di fase air atau di antara fase lemak dan air.
Susu krim keju
Metode Gerber
Metode ini mirip dengan metode Babcock, tapi menggunakan asam sulfat dan isoamil
alkohol, dengan bentuk botol yang sedikit berbeda. Metode ini lebih cepat dan sederhana
dibanding metode Babcock. Isoamil alkohol digunakan untuk mencegah pengarangan gula
karena panas dan asam sulfat, yang pada metode Babcock menyebabkan sulitnya pembacaan
skala. Sama seperti metode Babcock, metode ini tidak menentukan posfolipid.
Dr.RH : Analisis Makanan_3. Analisis Lemak 8
Metode deterjen
Sampel dicampur dengan kombinasi surfaktan dalam botol Babcock. Surfaktan akan
menggantikan membran yang menyelubungi droplet emulsi dalam sampel susu,
menyebabkan lemak terpisah. Sampel disentrifugasi sehingga lemak akan berada di leher
botol sehingga kadar bisa ditentukan.
4.4. Metode Instrumentasi
Ada banyak metode instrumen tersedia untuk penentuan kadar lemak total dalam makanan.
Berdasarkan prinsip fisikokimianya, metode-metode ini dikategorikan berdasarkan 3 prinsip
yaitu : (i) penentuan sifat fisik, (ii) pengukuran kemampuan absorpsi radiasi gelombang
elektromagnetik, dan (iii) pengukuran kemampuan memantulkan radiasi gelombang
elektromagnetik. Masing-masing metode mempunyai keuntungan dan kerugian, serta
kelompok sampel makanan yang memungkinkan untuk diuji.
Dr.RH : Analisis Makanan_3. Analisis Lemak 9
5. Penentuan Karakteristik atau Sifat Kimia Lemak
5.1. Bilangan Iodium
Bilangan iodium merupakan ukuran derajat ketidakjenuhan, menunjukkan jumlah ikatan
rangkap C=C dalam sejumlah lemak atau minyak. Bilangan iodium dinyatakan sebagai gram
iodium yang diserap per 100 g sampel. Semakin tinggi derajat ketidakjenuhan, semakin
banyak iodium terserap dan semakin tinggi nilai bilangan iodium.
Prosedur :
Sejumlah lemak atau minyak yang sudah dilarutkan dalam solven, direaksikan dengan
sejumlah iodium (bisa digunakan I2, ICl atau IBr). Adisi halogen pada ikatan rangkap terjadi
sesuai persamaan [3]. Kalau digunakan ICl atau IBr, larutan KI ditambahkan untuk
mereduksi sisa ICl menjadi iodium (I2) bebas (persamaan [4]). Iodium yang terlepas dititrasi
dengan Natrium tiosulfat standar menggunakan indikator amylum (persamaan [5]), dan
bilangan iodium dihitung dengan persamaan [6]
Dimana :
5.2. Bilangan Penyabunan
Penyabunan adalah proses pemutusan lemak netral menjadi gliserol dan asam lemak dengan
adanya alkali (persamaan 8).
Dr.RH : Analisis Makanan_3. Analisis Lemak 10
Bilangan penyabunan merupakan jumlah basa yang diperlukan untuk menyabunkan sejumlah
lemak atau minyak, dinyatakan sebagai miligram KOH yang dibutuhan untuk menyabunkan
1 gram sampel.
Bilangan penyabunan merupakan indeks rata-rata berat molekul triasilgliserol dalam sampel.
Semakin kecil bilangan saponifikasi, semakin panjang rata-rata rantai asam lemak.
Dimana :
Prosedur :
Larutan alkoholik kalium hidroksida berlebih ditambahkan ke dalam sampel dan larutan
dipanaskan untuk menyabunkan lemak. KOH yang tidak bereaksi dititrasi dengan HCl
standar menggunakan indikator fenol ftalein, dan bilangan penyabunan dihitung dengan
persamaan [9].
Dr.RH : Analisis Makanan_3. Analisis Lemak 11
5.3. Bilangan Asam
Pengukuran keasaman suatu lemak menunjukkan jumlah asam lemak yang dihidrolisis dari
triasilgliserol [persamaan 11]. Asam lemak adalah persentase bobot dari asam lemak tertentu
(misalkan persen asam oleat).
Bilangan asam didefinisikan sebagai mg KOH yang diperlukan untuk menetralkan asam
lemak yang ada di 1 g lemak atau minyak.
Bilangan asam sering digunakan sebagai indikator kualitas untuk minyak goreng, dengan
nilai batas adalah 2 mg KOH/ g minyak.
Prosedur :
Pada sampel lemak cair, ditambahkan etanol 95% netral dan indikator pp. Sampel kemudian
dititrasi dengan NaOH dan persen asam lemak bebas dihitung dengan persamaan [13].
Di mana :
Dr.RH : Analisis Makanan_3. Analisis Lemak 12
5.4. Bilangan Peroksida
Bilangan peroksida didefinisikan sebagai miliequivalen (mEq) peroksida per kg sampel.
Bilangan peroksida ditentukan dengan titrasi redoks. Diasumsikan bahwa senyawa yang
bereaksi di bawah kondisi uji adalah peroksida atau produk sejenis dari oksidasi lipid.
Prosedur :
Lemak atau sampel minyak dilarutkan dalam asam asetat glasial-isooktan (3:2). Dengan
penambahan kalium iodida berlebih (yang akan bereaksi dengan peroksida), akan diproduksi
iodium [persamaan 14]. Larutan kemudian dititrasi dengan larutan Na thiosulfat standar
dengan indikator amilum. Bilangan peroksida dihitung dengan persamaan [15].
Dimana :
Aplikasi :
Bilangan peroksida mengukur produk transisi dari oksidasi (setelah terbentuk, peroksida dan
hidroperoksida berubah jadi produk lain). Nilai yang rendah menunjukkan awal maupun
oksidasi lanjut, yang bisa dibedakan dengan mengukur bilangan peroksida dari waktu ke
waktu atau dengan mengukur produk oksidasi sekunder.
Untuk penentuan dalam sampel makanan, kerugian dari metode ini adalah sampel yang
digunakan sekitar 5 g, sehingga sulit mendapat jumlah yang cukup bila sampel akann rendah
lemak.
Makanan berkualitas baik, lemak dan minyak yang berbau segar akan mempunyai bilangan
peroksida nol atau mendekati nol. Bilangan peroksida >20 menunjukkan kualitas minyak atau
lemak yang sangat buruk, biasanya teridentifikasi dari bau yang tidak enak. Untuk minyak
kedelai, bilangan peroksida 1-5, 5-10 dan >10 menunjukkan berturut-turut tingkat oksidasi
rendah, sedang dan tinggi.
SISTEM PENCERNAAN MANUSIA
A. MAKANAN DAN FUNGSINYA BAGI MANUSIA
Banyak faktor yang mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan manusia, diantaranya adalah makanan. Makanan mempunyai peranan yang sangat penting dalam pertumbuhan dan perkembangan manusia. Melalui mkanan, manusia dapat memperoleh nutrisi yang dibutuhkan oleh tubuhnya. Nutrisi tersebut berupa karbohidrat, protein, lemak, vitamin, dan garam mineral.
1. Karbohidrat
Karbohidrat terdapat dalam beras, jagung, gandum, kentang, ubi-ubian, buah-buahan, dan madu. Karbohidrat digunakan sebagai sumber energi bagi tubuh kita. Setiap satu gram karbohidrat dapat menghasilkan energi sekitar 4 kilokalori. Kalau kita konversikan I kalori = 4,2 joule, maka 1 gram karbohidrat menghasilkan energi sebesar 16,8 kilojoule.
Selama proses pencernaan, karbohidrat akan dipecah menjadi molekul gula sederhana seperti glukosa. Bentuk gula sederhana inilah yang diserap oleh tubuh. Jika manusia mengonsumsi karbohidrat melebihi kebutuhan energi, maka karbohidrat akan disimpan dalam bentuk glikogen dan lemak. Glikogen akan disimpan di hati dan otot. Lemak akan disimpan disekitar perut, ginjal, dan bawah kulit. Kekurangan karbohidrat akan menyebabkan badan lemah, kurus, semangat kerja atau belajar menurun, dan daya tahan terhadap penyakit berkurang.
2. Protein
Sumber protein dapat berasal dari hewan dan disebut protein hewani, misalnya lemak, daging, susu, ikan, telur dan keju. Sumber protein yang berasal dari tumbuhan disebut protein nabati. Contohnya adalah kedelai, kacang tanah, dan kacang hijau.
Protein berfungsi sebagai komponen struktural dan fungsional. Fungsi structural berhubungan dengan fungsi pembangun tubuh dan pengganti sel-sel yang rusak. Fungsi fungsional berkaitan dengan
fungsinya sebagai komponen proses-proses biokimia sel seperti hormon dan enzim.
Selama proses pencernaan, protein akan diubah menjadi pepton dengan bantuan enzim pepsin di dalam lambung. Kemudian pepton akan diubah menjadi asam amino dengan bantuan enzim tripsin di dalam usus halus. Asam amino inilah yang akan diserap oleh tubuh. Sama seperti karbohidrat, setiap 1 gram protein dapat menghasilkan energi sebesar 17 kilojoule. Kekurangan protein dapat menyebabkan busung lapar.
3. Lemak
Sumber lemak dapat berasal dari hewan dan disebut dengan lemak hewani, misalnya lemak daging, mentega, susu, ikan basah, telur dan minyak ikan. Sumber lemak yang bersal dari tumbuhan disebut lemak nabati. Contohnya adalah kelapa, kemiri, kacang-kacangan, dan alpukat.
Lemak berfungsi sebagai cadangan energi dan pelarut vitamin A, D, E, dan K. Lemak disimpan dalam jaringan bawah kulit. Setiap satu gram lemak dapat menghasilkan energi sekitar 9 kilokalori atau 38 kilojoule.
4. Vitamin
Vitamin berfungsi sebagai kompenen organic enzim yang disebut sebagai co-enzim. Terdapat dua kelompok vitamin yang larut dalam air dan lemak. Vitamin larut dalam lemak mempunyai sifat dapat disimpan lama. Bila jumlah yang tersedia lebih banyak dari yang diperlukan tubuh, akan disimpan di dalam lemak dalam waktu yang cukup lama. Berbeda halnya dengan vitamin yang larut dalam air, bila jumlahnya melebihi yang diperlukan oleh tubuh, kelebihan akan dibuang ke luar tubuh melalui urin. Kekurangan vitamin akan menyebabkan penyakit avitaminosis.
5. Garam mineral
Garam mineral dibutruhkan secara sendiri-sendiri maupun kelompok. Masing-masing mempunyai peranan tertentu dalam tubuh. Sebagai contoh, kalsium, sumbernya berasal dari susu, keju, daging, sayur-
sayuran. Berfungsi pembentukan darah, kontraksi otot, pembentukan tulang, dan gigi, dsb.
B. SISTEM PENCERNAAN MANUSIA
Sistem pencernaan manusia terdiri atas saluran dan kelenjar pencernaan. Saluran pencernaan merupakan saluran yang dilalui bahan makanan. Kelenjar pencernaan adalah bagian yang mengeluarkan enzim untuk membantu mencerna makanan. Saluran pencernaan antara lain sebagai berikut.
1. Mulut
Di dalam rongga mulut, terdapat gigi, lidah, dan kelenjar air liur (saliva). Gigi terbentuk dari tulang gigi yang disebut dentin. Struktur gigi terdiri atas mahkota gigi yang terletak diatas gusi, leher yang dikelilingi oleh gusi, dan akar gigi yang tertanam dalam kekuatan-kekuatan rahang. Mahkota gigi dilapisi email yang berwarna putih. Kalsium, fluoride, dan fosfat merupakan bagian penyusun email. Untuk perkembangan dan pemeliharaan gigi yang bai, zat-zat tersebut harus ada di dalam makanan dalam jumlah yang cukup. Akar dilapisi semen yang melekatkan akar pada gusi.
Ada tiga macam gigi manusia, yaitu gigi seri (insisor) yang berguna untuk memotong makanan, gigi taring (caninus) untuk mengoyak makanan, dan gigi geraham (molar) untuk mengunyah makanan. Dan terdapat pula tiga buahkelenjar saliva pada mulut, yaitu kelenjar parotis, sublingualis, dan submandibularis. Kelenjar saliva mengeluarkan air liur yang mengandung enzim ptialin atau amilase, berguna untuk mengubah amilum menjadi maltosa. Pencernaan yang dibantu oleh enzim disebut pencernaan kimiawi. Di dalam rongga mulut, lidah menempatkan makanan di antara gigi sehingga mudah dikunyah dan bercampur dengan air liur. Makanan ini kemudian dibentuk menjadi lembek dan bulat yang disebut bolus. Kemudian bolus dengan bantuan lidah, didorong menuju faring.
2. Faring dan esofagus
Setelah melalui rongga mulut, makanan yang berbentuk bolus akan masuk kedalam tekak )faring). Faring adalah saluran yang memanjang dari bagian belakang rongga mulut sampai ke permukaan kerongkongan (esophagus). Pada pangkal faring terdapat katup pernapasan yang disebut epiglottis. Epiglotis berfungsi untuk menutup ujung saluran pernapasan (laring) agar makanan tidak masuk ke saluran pernapasan. Setelah melalui faring, bolus menuju ke esophagus; suatu organ berbentuk tabung lurus, berotot lurik, dan berdidnding tebal. Otot kerongkongan berkontraksi sehingga menimbulkan gerakan meremas yang mendorong bolus ke dalam lambung. Gerakan otot kerongkongan ini disebut gerakan peristaltik.
3. Lambung
Otot lambung berkontraksi mengaduk-aduk bolus, memecahnya secara mekanis, dan mencampurnya dengan getah lambung. Getah lambung mengandung HCl, enzim pepsin, dan renin. HCl berfungsi untuk membunuh kuman-kuman yang masuk berasama bolus akan mengaktifkan enzim pepsin. Pepsin berfungsi untuk mengubah protein menjadi peptone. Renin berfungsi untuk menggumpalkan protein susu. Setelah melalui pencernaan kimiawi di dalam lambung, bolus menjadi bahan kekuningan yang disebut kimus (bubur usus). Kimus akan masuk sedikit demi sedikit ke dalam usus halus.
4. Usus halus
Usus halus memiliki tiga bagian yaitu, usus dua belas jari (duodenum), usus tengah (jejunum), dan usus penyerapan (ileum). Suatu lubang pada dinding duodenum menghubungkan usus 12 jari dengan saluran getah pancreas dan saluran empedu. Pankreas menghasilkan enzim tripsin, amilase, dan lipase yang disalurkan menuju duodenum. Tripsin berfungsi merombak protein menjadi asam amino. Amilase mengubah amilum menjadi maltosa. Lipase mengubah lemak menjadi asam lemak dan gliserol. Getah empedu dihasilkan oleh hati dan ditampung dalam kantung empedu. Getah empedu disalurkan ke duodenum. Getah empedu berfungsi untuk menguraikan lemak menjadi asam lemak dan gliserol.
Selanjutnya pencernaan makanan dilanjutkan di jejunum. Pada bagian ini terjadi pencernaan terakhir sebelum zat-zat makanan diserap. Zat-zat makanan setelah melalui jejunum menjadi bentuk yang siap diserap. Penyerapan zat-zat makanan terjadi di ileum. Glukosa, vitamin yang larut dalam air, asam amino, dan mineral setelah diserap oleh vili usus halus; akan dibawa oleh pembuluh darah dan diedarkan ke seluruh tubuh. Asam lemak, gliserol, dan vitamin yang larut dalam lemak setelah diserap oleh vili usus halus; akan dibawa oleh pembuluh getah bening dan akhirnya masuk ke dalam pembuluh darah.
5. Usus besar
Bahan makanan yang sudah melalui usus halus akhirnya masuk ke dalam usus besar. Usus besar terdiri atas usus buntu (appendiks), bagian yang menaik (ascending colon), bagian yang mendatar (transverse colon), bagian yang menurun (descending colon), dan berakhir pada anus. Bahan makanan yang sampai pada usus besar dapat dikatakan sebagai bahan sisa. Sisa tersebut terdiri atas sejumlah besar air dan bahan makanan yang tidak dpat tercerna, misalnya selulosa.
Usus besar berfungsi mengatur kadar air pada sisa makanan. Bil kadar iar pada sisa makanan terlalu banyak, maka dinding usus besar akan menyerap kelebihan air tersebut. Sebaliknya bila sisa makanan kekurangan air, maka dinding usus besar akan mengeluarkan air dan mengirimnya ke sisa makanan. Di dalam usus besar terdapat banyak sekali mikroorganisme yang membantu membusukkan sisa-sisa makanan tersebut. Sisa makanan yang tidak terpakai oleh tubuh beserta gas-gas yang berbau disebut tinja (feses) dan dikeluarkan melalui anus.
C. KELAINAN DAN PENYAKIT PADA SISTEM PENCERNAAN MANUSIA
Beberapa kelainan dan penyakit yang dapat terjadi pada alat-alat sistem pencernaan antara lain:
1. Parotitis
Penyakit gondong yaitu penyakit yang disebabkan oleh virus yang menyerang kelenjar air ludah di bagian bawah telinga, akibatnya kelenjar ludah menjadi bengkak atau membesar.
2. Xerostomia
Xerostomia adalah istilah bagi penyakit pada rongga mulut yang ditandai dengan rendahnya produksi air ludah. Kondisi mulut yang kering membuat makanan kurang tercerna dengan baik.
3. Tukak Lambung
Tukak lambung terjadi karena adanya luka pada dinding lambung bagian dalam. Maka secara teratur sangat dianjurkan untuk mengurangi resiko timbulnya tukak lambung.
4. Appendiksitis
Appendiksitis atau infeksi usus buntu, dapat merembet ke usus besar dan menyebabkan radang selaput rongga perut.
5. Diare
Diare adalah penyakit yang disebabkan oleh infeksi bakteri maupun protozoa pada usus besar. Karena infeksi tersebut, proses penyerapan air di usus besar terganggu, akibatnya feses menjadi encer.
6. Konstipasi
Konstipasi atau sembelit terjadi akibat penyerapan air yang berlebihan pada sisa makanan di dalam usus besar. Akibatnya, feses menjadi sangat padat dan keras sehingga sulit dikeluarkan. Untuk mencegah sembelit dianjurkan untuk buang air besar teratur tiap hari dan banyak makan sayuran atau buah-buahan.
A. MAKANAN DAN FUNGSINYA BAGI MANUSIA
Banyak faktor yang mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan manusia, diantaranya adalah makanan. Makanan mempunyai peranan yang sangat penting dalam pertumbuhan dan perkembangan manusia. Melalui mkanan, manusia dapat memperoleh nutrisi yang dibutuhkan oleh tubuhnya. Nutrisi tersebut berupa karbohidrat, protein, lemak, vitamin, dan garam mineral.1. Karbohidrat
Karbohidrat terdapat dalam beras, jagung, gandum, kentang, ubi-ubian, buah-buahan, dan madu. Karbohidrat digunakan sebagai sumber energi bagi tubuh kita. Setiap satu gram karbohidrat dapat menghasilkan energi sekitar 4 kilokalori. Kalau kita konversikan I kalori = 4,2 joule, maka 1 gram karbohidrat menghasilkan energi sebesar 16,8 kilojoule.
Selama proses pencernaan, karbohidrat akan dipecah menjadi molekul gula sederhana seperti glukosa. Bentuk gula sederhana inilah yang diserap oleh tubuh. Jika manusia mengonsumsi karbohidrat melebihi kebutuhan energi, maka karbohidrat akan disimpan dalam bentuk glikogen dan lemak. Glikogen akan disimpan di hati dan otot. Lemak akan disimpan disekitar perut, ginjal, dan bawah kulit. Kekurangan karbohidrat akan menyebabkan badan lemah, kurus, semangat kerja atau belajar menurun, dan daya tahan terhadap penyakit berkurang.
2. Protein
Sumber protein dapat berasal dari hewan dan disebut protein hewani, misalnya lemak, daging, susu, ikan, telur dan keju. Sumber protein yang berasal dari tumbuhan disebut protein nabati. Contohnya adalah kedelai, kacang tanah, dan kacang hijau.
Protein berfungsi sebagai komponen struktural dan fungsional. Fungsi structural berhubungan dengan fungsi pembangun tubuh dan pengganti sel-sel yang rusak. Fungsi fungsional berkaitan dengan
fungsinya sebagai komponen proses-proses biokimia sel seperti hormon dan enzim.
Selama proses pencernaan, protein akan diubah menjadi pepton dengan bantuan enzim pepsin di dalam lambung. Kemudian pepton akan diubah menjadi asam amino dengan bantuan enzim tripsin di dalam usus halus. Asam amino inilah yang akan diserap oleh tubuh. Sama seperti karbohidrat, setiap 1 gram protein dapat menghasilkan energi sebesar 17 kilojoule. Kekurangan protein dapat menyebabkan busung lapar.
3. Lemak
Sumber lemak dapat berasal dari hewan dan disebut dengan lemak hewani, misalnya lemak daging, mentega, susu, ikan basah, telur dan minyak ikan. Sumber lemak yang bersal dari tumbuhan disebut lemak nabati. Contohnya adalah kelapa, kemiri, kacang-kacangan, dan alpukat.
Lemak berfungsi sebagai cadangan energi dan pelarut vitamin A, D, E, dan K. Lemak disimpan dalam jaringan bawah kulit. Setiap satu gram lemak dapat menghasilkan energi sekitar 9 kilokalori atau 38 kilojoule.
4. Vitamin
Vitamin berfungsi sebagai kompenen organic enzim yang disebut sebagai co-enzim. Terdapat dua kelompok vitamin yang larut dalam air dan lemak. Vitamin larut dalam lemak mempunyai sifat dapat disimpan lama. Bila jumlah yang tersedia lebih banyak dari yang diperlukan tubuh, akan disimpan di dalam lemak dalam waktu yang cukup lama. Berbeda halnya dengan vitamin yang larut dalam air, bila jumlahnya melebihi yang diperlukan oleh tubuh, kelebihan akan dibuang ke luar tubuh melalui urin. Kekurangan vitamin akan menyebabkan penyakit avitaminosis.
5. Garam mineral
Garam mineral dibutruhkan secara sendiri-sendiri maupun kelompok. Masing-masing mempunyai peranan tertentu dalam tubuh. Sebagai contoh, kalsium, sumbernya berasal dari susu, keju, daging, sayur-
sayuran. Berfungsi pembentukan darah, kontraksi otot, pembentukan tulang, dan gigi, dsb.
B. SISTEM PENCERNAAN MANUSIA
Sistem pencernaan manusia terdiri atas saluran dan kelenjar pencernaan. Saluran pencernaan merupakan saluran yang dilalui bahan makanan. Kelenjar pencernaan adalah bagian yang mengeluarkan enzim untuk membantu mencerna makanan. Saluran pencernaan antara lain sebagai berikut.
1. Mulut
Di dalam rongga mulut, terdapat gigi, lidah, dan kelenjar air liur (saliva). Gigi terbentuk dari tulang gigi yang disebut dentin. Struktur gigi terdiri atas mahkota gigi yang terletak diatas gusi, leher yang dikelilingi oleh gusi, dan akar gigi yang tertanam dalam kekuatan-kekuatan rahang. Mahkota gigi dilapisi email yang berwarna putih. Kalsium, fluoride, dan fosfat merupakan bagian penyusun email. Untuk perkembangan dan pemeliharaan gigi yang bai, zat-zat tersebut harus ada di dalam makanan dalam jumlah yang cukup. Akar dilapisi semen yang melekatkan akar pada gusi.
Ada tiga macam gigi manusia, yaitu gigi seri (insisor) yang berguna untuk memotong makanan, gigi taring (caninus) untuk mengoyak makanan, dan gigi geraham (molar) untuk mengunyah makanan. Dan terdapat pula tiga buahkelenjar saliva pada mulut, yaitu kelenjar parotis, sublingualis, dan submandibularis. Kelenjar saliva mengeluarkan air liur yang mengandung enzim ptialin atau amilase, berguna untuk mengubah amilum menjadi maltosa. Pencernaan yang dibantu oleh enzim disebut pencernaan kimiawi. Di dalam rongga mulut, lidah menempatkan makanan di antara gigi sehingga mudah dikunyah dan bercampur dengan air liur. Makanan ini kemudian dibentuk menjadi lembek dan bulat yang disebut bolus. Kemudian bolus dengan bantuan lidah, didorong menuju faring.
2. Faring dan esofagus
Setelah melalui rongga mulut, makanan yang berbentuk bolus akan masuk kedalam tekak )faring). Faring adalah saluran yang memanjang dari bagian belakang rongga mulut sampai ke permukaan kerongkongan (esophagus). Pada pangkal faring terdapat katup pernapasan yang disebut epiglottis. Epiglotis berfungsi untuk menutup ujung saluran pernapasan (laring) agar makanan tidak masuk ke saluran pernapasan. Setelah melalui faring, bolus menuju ke esophagus; suatu organ berbentuk tabung lurus, berotot lurik, dan berdidnding tebal. Otot kerongkongan berkontraksi sehingga menimbulkan gerakan meremas yang mendorong bolus ke dalam lambung. Gerakan otot kerongkongan ini disebut gerakan peristaltik.
3. Lambung
Otot lambung berkontraksi mengaduk-aduk bolus, memecahnya secara mekanis, dan mencampurnya dengan getah lambung. Getah lambung mengandung HCl, enzim pepsin, dan renin. HCl berfungsi untuk membunuh kuman-kuman yang masuk berasama bolus akan mengaktifkan enzim pepsin. Pepsin berfungsi untuk mengubah protein menjadi peptone. Renin berfungsi untuk menggumpalkan protein susu. Setelah melalui pencernaan kimiawi di dalam lambung, bolus menjadi bahan kekuningan yang disebut kimus (bubur usus). Kimus akan masuk sedikit demi sedikit ke dalam usus halus.
4. Usus halus
Usus halus memiliki tiga bagian yaitu, usus dua belas jari (duodenum), usus tengah (jejunum), dan usus penyerapan (ileum). Suatu lubang pada dinding duodenum menghubungkan usus 12 jari dengan saluran getah pancreas dan saluran empedu. Pankreas menghasilkan enzim tripsin, amilase, dan lipase yang disalurkan menuju duodenum. Tripsin berfungsi merombak protein menjadi asam amino. Amilase mengubah amilum menjadi maltosa. Lipase mengubah lemak menjadi asam lemak dan gliserol. Getah empedu dihasilkan oleh hati dan ditampung dalam kantung empedu. Getah empedu disalurkan ke duodenum. Getah empedu berfungsi untuk menguraikan lemak menjadi asam lemak dan gliserol.
Selanjutnya pencernaan makanan dilanjutkan di jejunum. Pada bagian ini terjadi pencernaan terakhir sebelum zat-zat makanan diserap. Zat-zat makanan setelah melalui jejunum menjadi bentuk yang siap diserap. Penyerapan zat-zat makanan terjadi di ileum. Glukosa, vitamin yang larut dalam air, asam amino, dan mineral setelah diserap oleh vili usus halus; akan dibawa oleh pembuluh darah dan diedarkan ke seluruh tubuh. Asam lemak, gliserol, dan vitamin yang larut dalam lemak setelah diserap oleh vili usus halus; akan dibawa oleh pembuluh getah bening dan akhirnya masuk ke dalam pembuluh darah.
5. Usus besar
Bahan makanan yang sudah melalui usus halus akhirnya masuk ke dalam usus besar. Usus besar terdiri atas usus buntu (appendiks), bagian yang menaik (ascending colon), bagian yang mendatar (transverse colon), bagian yang menurun (descending colon), dan berakhir pada anus. Bahan makanan yang sampai pada usus besar dapat dikatakan sebagai bahan sisa. Sisa tersebut terdiri atas sejumlah besar air dan bahan makanan yang tidak dpat tercerna, misalnya selulosa.
Usus besar berfungsi mengatur kadar air pada sisa makanan. Bil kadar iar pada sisa makanan terlalu banyak, maka dinding usus besar akan menyerap kelebihan air tersebut. Sebaliknya bila sisa makanan kekurangan air, maka dinding usus besar akan mengeluarkan air dan mengirimnya ke sisa makanan. Di dalam usus besar terdapat banyak sekali mikroorganisme yang membantu membusukkan sisa-sisa makanan tersebut. Sisa makanan yang tidak terpakai oleh tubuh beserta gas-gas yang berbau disebut tinja (feses) dan dikeluarkan melalui anus.
C. KELAINAN DAN PENYAKIT PADA SISTEM PENCERNAAN MANUSIA
Beberapa kelainan dan penyakit yang dapat terjadi pada alat-alat sistem pencernaan antara lain:
1. Parotitis
Penyakit gondong yaitu penyakit yang disebabkan oleh virus yang menyerang kelenjar air ludah di bagian bawah telinga, akibatnya kelenjar ludah menjadi bengkak atau membesar.
2. Xerostomia
Xerostomia adalah istilah bagi penyakit pada rongga mulut yang ditandai dengan rendahnya produksi air ludah. Kondisi mulut yang kering membuat makanan kurang tercerna dengan baik.
3. Tukak Lambung
Tukak lambung terjadi karena adanya luka pada dinding lambung bagian dalam. Maka secara teratur sangat dianjurkan untuk mengurangi resiko timbulnya tukak lambung.
4. Appendiksitis
Appendiksitis atau infeksi usus buntu, dapat merembet ke usus besar dan menyebabkan radang selaput rongga perut.
5. Diare
Diare adalah penyakit yang disebabkan oleh infeksi bakteri maupun protozoa pada usus besar. Karena infeksi tersebut, proses penyerapan air di usus besar terganggu, akibatnya feses menjadi encer.
6. Konstipasi
Konstipasi atau sembelit terjadi akibat penyerapan air yang berlebihan pada sisa makanan di dalam usus besar. Akibatnya, feses menjadi sangat padat dan keras sehingga sulit dikeluarkan. Untuk mencegah sembelit dianjurkan untuk buang air besar teratur tiap hari dan banyak makan sayuran atau buah-buahan.
Langganan:
Postingan (Atom)